-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Funkenerodiermaschine zur Bildung
ultrafeiner Löcher
in einem Werkstück
durch Erzeugen elektrischer Entladungen zwischen einer rotierenden,
dünnen
und langen Rohrelektrode und dem Werkstück und insbesondere eine Rohrelektrodenhalterung
zum Halten der Rohrelektrode, die so an einer Drehspindel der Funkenerodiermaschine
befestigt werden kann, dass die Rohrelektrode koaxial zu der Drehspindel
angeordnet ist.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Bei
der Bildung eines Startlochs in einem Werkstück, beispielsweise zur Durchführung einer Drahtelektrode,
wird eine Funkenerodiermaschine eingesetzt, die eine Rohrelektrode
aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einem Außendurchmesser von
0,30 bis 0,05 mm verwendet. Die Rohrelektrode wird durch eine Rohrelektrodenhalterung
vertikal koaxial zu einer Drehspindelhalterung der Funkenerodiermaschine
angeordnet. Indem zwischen der Rohrelektrode und dem Werkstück elektrische
Entladung hervorgerufen wird und die Rohrelektrode nach unten vorgeschoben
wird, wird in dem Werkstück
ein ultrafeines Loch gebildet. Während
der Bearbeitung wird dem in dem Werkstück gebildeten Loch dielektrisches
Fluid zugeführt,
indem es durch die Rohrelektrode geleitet wird. Der Innendurchmesser
der Rohrelektrode ist normalerweise 0,12 mm, wenn der Außendurchmesser
0,30 mm ist, 0,07 mm, wenn der Außendurchmesser 0,15 mm ist
und 0,04 mm, wenn der Außendurchmesser
0,1 mm ist. Es ist bekannt, dass derartige Rohrelektroden mit geringem
Durchmesser während
der Bearbeitung rasch verbraucht werden. Die Länge, über welche die Rohrelektrode verbraucht
wird, ist gleich oder größer als
das Maß, in
dem die Rohrelektrode nach unten bewegt wird. Damit die Rohrelektrode
weniger häufig
ausgewechselt werden muss, ist die Länge der Rohrelektrode um einige
hundert Mal größer als
der Außendurchmesser,
nämlich
100–500
mm. Eine Funkenerodiermaschine hat ein Stromversorgung zur Stromeinspeisung
in die Rohrelektrode und eine Fluidzuführvorrichtung für die Zuführung von
dielektrischem Fluid in die Rohrelektrode.
-
Das
offengelegte
japanische Patent
Nr. 8-290332 offenbart eine Rohrelektrodenhalterung, die
eine Klemmhülse
zum Greifen einer Rohrelektrode einschließt. Die Klemmhülse ist
in einem Durchgangsloch eines Zylinders passend aufgenommen und
ein oberes Ende des Zylinders kann an einem unteren Ende einer Drehspindel
der Funkenerodiermaschine befestigt werden, während ein unteres Ende des
Zylinders in eine Hutmutter eingeschraubt ist. Eine Bedienungsperson
führt zunächst die Rohrelektrode
vom unteren Ende des Zylinders in ein Durchgangsloch der Klemmhülse ein.
Die Kraft, mit welcher die Klemmhülse die Rohrelektrode hält, kann durch
Anziehen der Hutmutter eingestellt werden. Wenn die Hutmutter angezogen
wird, bewegt sich die Klemmhülse
in axialer Richtung nach oben. Auf diese Weise wird ein Vertikalgelenk
in der Klemmhülse
geschlossen, um die Rohrelektrode festzuhalten. Bei diesem Vorgang
ereignen sich häufig
Unfälle,
bei denen die Bedienungsperson die Rohrelektrode berührt und
diese dadurch verbogen wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rohrelektrodenhalterung
bereitzustellen, bei der an einer oberen Seite eines Zylinders eine
Klemmhülse
in einer axialen Richtung bewegt werden kann, um ein Gelenk in der
Klemmhülse zu
schließen,
sodass eine Bedienungsperson die Rohrelektrode nicht verbiegt.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rohrelektrodenhalterung bereitzustellen,
die eine zuverlässig
koaxial zu einer Drehspindel einer Funkenerodiermaschine angeordnete
Rohrelektrode aufweist, wenn die Rohrelektrodenhalterung an der
Drehspindel befestigt ist.
-
Weitere
Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden für einen Fachmann bei Bezugnahme auf
die nachstehende Beschreibung und bei Ausführung der Erfindung verständlich.
-
Zur
Lösung
der vorstehend beschriebenen Aufgaben umfasst eine Rohrelektrodenhalterung
der vorliegenden Erfindung zum Halten einer Rohrelektrode, die koaxial
an einer Drehspindel einer Funkenerodiermaschine befestigt werden
kann, einen in eine Drehspindel (7) einsetzbaren Zylinder
(1) mit einem oberen Gewindeende und einem Durchgangsloch
(1a), eine in das Durchgangsloch des Zylinders eingesetzte
und ein Loch (2a), durch welches sich die Rohrelektrode
(6) erstreckt, aufweisende Klemmhülse (2) zum Greifen
einer Rohrelektrode und einen Aufnahmekopf (5) zum Einschrauben
in das obere Gewindeende des Zylinders, um die Greifkraft der Klemmhülse einstellbar
zu machen.
-
Vorzugsweise
umfasst die Rohrelektrodenhalterung darüber hinaus einen in dem Durchgangsloch
des Zylinders zwischen der Klemmhülse und dem Aufnahmekopf passend
aufgenommenen elastischen Dichtungsblock (4), der ein Durchgangsloch (4a)
aufweist, durch welches sich die Rohrelektrode erstreckt.
-
Besonders
bevorzugt umfasst die Rohrelektrodenhalterung darüber hinaus
eine in dem Durchgangsloch des Zylinders zwischen der Klemmhülse und
dem Dichtungsblock passend aufgenommene Scheibe (3), die
ein Durchgangsloch (3a) aufweist, durch welches sich die
Rohrelektrode erstreckt.
-
Die
Klemmhülse
hat vorzugsweise eine erste abgeschrägte Fläche (2d) mit einer
Verbindungsstelle und die Scheibe hat vorzugsweise eine abgeschrägte Fläche (3d)
zum Zusammenwirken mit der ersten abgeschrägten Fläche.
-
Die
Klemmhülse
weist ferner eine zweite abgeschrägte Fläche (2c, 2e)
mit einer Verbindungsstelle auf und in dem Durchgangsloch des Zylinders ist
eine abgeschrägte
Fläche
(1c, 1h) zum Zusammenwirken mit der zweiten abgeschrägten Fläche ausgebildet.
-
Um
die Rohrelektrode sicher koaxial zu der Drehspindel anzuordnen,
ist in dem Zylinder vorzugsweise ein radial verlaufender Flansch
(1f), der eine Bodenfläche
der Drehspindel kontaktieren kann, ausgebildet.
-
Ein
Flansch (5d), der radial verläuft und eine Oberseite des
Zylinders kontaktieren kann, ist vorzugsweise an dem Aufnahmekopf
ausgebildet.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine vertikale Schnittansicht, die eine Rohrelektrodenhalterung
der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
2 ist
eine auseinandergezogene Ansicht, welche die Rohrelektrodenhalterung
aus 1 darstellt.
-
3 ist
eine vertikale Schnittansicht, die eine Drehspindel einer Funkenerodiermaschine
darstellt, an der die Rohrelektrodenhalterung der 1 befestigt
werden kann.
-
4 ist
eine vertikale Schnittansicht, die eine Drehspindel einer Funkenerodiermaschine
darstellt, an der die Rohrelektrodenhalterung der 1 befestigt
ist.
-
5 ist
eine vertikale Schnittansicht, die eine weitere Rohrelektrodenhalterung
der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Eine
Rohrelektrodenhalterung der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
Bei der dargestellten Ausführungsform
umfasst eine Rohrelektrode 6 einen Abschnitt 6a mit
einem Außendurchmesser
von 0,30–0,05
mm und einer Länge
von 180 mm und einen Schaftteil 6b mit einem Außendurchmesser,
der größer ist,
als der des Abschnitts 6a und eine Länge von 70 mm hat. Der Schaftteil 6b zum
Einführen
in eine Rohrelektrodenhalterung hat einen Innendurchmesser von 1,0
mm, damit die Rohrelektrode nicht zusammengedrückt wird. Die Rohrelektrodenhalterung
besteht aus einem Zylinder 1, einer Klemmhülse 2,
einer Scheibe 3, einem Dichtungsblock 4 und einem
Aufnahmekopf 5. Der Zylinder 1 ist von einem Durchgangsloch 1a durchzogen.
In einem oberen Ende des Durchgangslochs 1a ist ein Innengewinde 1b ausgebildet.
Der Innendurchmesser des Durchgangslochs 1a wird an den
Schultern 1c und 1d von einem oberen Ende zu einem
unteren Ende stufenweise reduziert. Die Schulter 1c hat
eine um 45° abgeschrägte Fläche. Von
der Schulter 1d weiter nach unten ist der Innendurchmesser
des Durchgangslochs 1a geringfügig größer als der Schaftteil 6b,
beispielsweise 1,010 mm. Eine Ringnut 1e ist in einer Mantelfläche des
Zylinders 1 ausgebildet und weiter unten als die Ringnut 1e ist
ein sich in radialer Richtung erstreckender Flansch 1f ausgebildet.
Eine Seitenfläche 1g oberhalb
der Ringnut 1e ist eine nach unten konvergent verlaufende
abgeschrägte
Fläche. Wie
in 2 gezeigt, werden die Klemmhülse 2, die Scheibe 3 und
der Dichtungsblock 4 von einem oberen Ende des Zylinders 1 aus
aufeinanderfolgend in das Durchgangsloch 1a eingesetzt.
Danach wird der Aufnahmekopf 5, der in der Lage ist, die
Greifkraft der Klemmhülse 2 einzustellen,
mit dem oberen Ende des Zylinders 1 verschraubt. Die Montage
der Rohrelektrodenhalterung ist damit abgeschlossen.
-
Die
Klemmhülse 2 besteht
aus einem gut leitenden Material, wie zum Beispiel einer Beryllium-Legierung
und weist mittig ein Durchgangsloch 2a zum Durchführen der
Rohrelektrode 6 auf. Die Klemmhülse 2 besteht aus
einem Gleitgelenkabschnitt 2S mit vier in gleichbleibendem
Abstand ausgebildeten, sich in radialer Richtung erstreckenden Gelenken 2b und einem
rohrförmigen
Abschnitt 2T, der die Gelenke 2b nicht enthält. An dem
Gleitgelenkabschnitt 2S ist eine um 45° abgeschrägte Fläche 2c zum Zusammenwirken
mit der abgeschrägten
Fläche 1c des
Zylinders 1 ausgebildet. An einem oberen Ende des Gleitgelenkabschnitts 2S ist
ebenfalls eine um 45° abgeschrägte Fläche 2d ausgebildet.
Die Scheibe 3 hat mittig ein Durchgangsloch 3a zum
Durchführen
der Rohrelektrode 6 und eine abgeschrägte Fläche 3b zum Zusammenwirken
mit der abgeschrägten
Fläche 2d des Gleitgelenkabschnitts 2S.
Ein zylindrischer Dichtungsblock 4 besteht aus einem elastischen
Material wie etwa Gummi und weist mittig ein Durchgangsloch 4a zum
Durchführen
der Rohrelektrode 6 auf. Eine Bodenfläche des Dichtungsblocks 4 kommt
mit der Oberseite der Scheibe 3 in Kontakt. Eine Bodenfläche des
Aufnahmekopfs 5 kommt mit einer Oberseite des Dichtungsblocks 4 in
Kontakt. Der Aufnahmekopf 5 weist mittig ein Durchgangsloch 5a zum
Durchführen
der Rohrelektrode 6 auf. Ein Außengewinde 5b zum
Einschrauben in das Innengewinde 1b des Zylinders 1 ist
an einem unteren Ende des Aufnahmekopfs 5 ausgebildet.
Ein sich in axialer Richtung erstreckender vorstehender Bereich 5c von ☐3
mm ist an dem oberen Ende des Aufnahmekopfs 5 ausgebildet.
Ferner ist zwischen dem Außengewinde 5b und dem
vorstehenden Abschnitt 5c ein sich in radialer Richtung
erstreckender Flansch 5d, der beispielsweise einen sechseckigen
oder rechteckigen Querschnitt hat, ausgebildet.
-
Das
Verfahren zur Befestigung der Rohrelektrode 6 an der Rohrelektrodenhalterung
wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
-
Zunächst wird
das Außengewinde 5b des Aufnahmekopfs 5 gelöst, sodass
der Flansch 5d von der Oberseite des Zylinders 1 um
einen Abstand von 1–2
mm getrennt wird. Der Schaftteil 6b der Rohrelektrode 6 wird
von einem unteren Ende des Zylinders 1 in das Durchgangsloch 1a des
Zylinders 1 eingeführt.
Ein äußerstes
Ende des Schaftteils 6b der Rohrelektrode 6 wird
durch das Durchgangsloch 2a der Klemmhülse 2, das Durchgangsloch 3a der Scheibe 3,
das Durchgangsloch 4a des Dichtungsblocks 4 und
das Durchgangsloch 5a des Aufnahmekopfs 5 geführt und
ragt einige mm aus der Oberseite des Aufnahmekopfs 5 heraus.
Schließlich
wird das Außengewinde 5b des
Aufnahmekopfs 5 festgezogen, bis der Flansch 5d mit
der Oberseite des Zylinders 1 in Kontakt kommt. Die Neigung
des Aufnahmekopfs 5 wird durch den Kontakt der Oberseite
des Zylinders 1 mit dem Flansch 5d korrigiert
und die Rohrelektrode 6 und der Zylinder 1 sind
koaxial angeordnet. Das Absenken des Aufnahmekopfs 5 setzt den
Dichtungsblock 4 unter Druck und die Niederhaltekraft des
Dichtungsblocks 4 bewirkt, dass die Scheibe 3 und
die Klemmhülse 2 nach
unten bewegt werden. Dadurch gleitet die abgeschrägte Fläche 3b der
Scheibe 3 auf der abgeschrägten Fläche 2d des Gleitgelenkabschnitts 2S und
die abgeschrägte
Fläche 2c des
Gleitgelenkabschnitts 2S gleitet auf der abgeschrägten Fläche 1c des
Zylinders 1. Die Gelenke 2b der Klemmhülse 2 werden
geschlossen, sodass Greifklauen der Klemmhülse 2 die Rohrelektrode 6 umgreifen.
Die Dimensionierung der abgeschrägten
Fläche 1c,
der Klemmhülse 2,
der Scheibe 3, des Dichtungsblocks 4, des Außengewindes 5b und
des Flanschs 5d ist so gestaltet, dass der komprimierte
Dichtungsblock 4 die Klemmhülse 2 zuverlässig abdichtet
und die Klemmhülse 2 eine
geeignete Greifkraft erzeugen kann. Dementsprechend kann der Kontakt
zwischen der Oberseite des Zylinders 1 und dem Flansch 5d immer
eine geeignete Greifkraft gewährleisten.
Da die Scheibe 3 zwischen dem Dichtungsblock 4 und
der Klemmhülse 2 angeordnet
ist, wird verhindert, dass der komprimierte Dichtungsblock 4 in
die Gelenke des Gleitgelenkabschnitts 2S eindringt.
-
Eine
Drehspindel einer Funkenerodiermaschine, an der die Rohrelektrodenhalterung
der 1 befestigt werden kann, wird nun unter Bezugnahme
auf 3 und 4 beschrieben.
-
Eine
Hohlspindel 7 der Funkenerodiermaschine wird von einem
Lager 9 drehbar vertikal abgestützt. Zur Aufnahme der Rohrelektrodenhalterung wird
der Durchmesser eines Durchgangslochs 7a der Spindel 7 an
einer unteren Stirnseite der Spindel 7 größer. Ein
Zufuhrrohr 26 ist zum Zuführen von dielektrischem Fluid
zu dem Durchgangsloch 7a unter Verwendung eines O-Rings 27 an
einem oberen Ende der Spindel 7 angebracht. Ein Zahnriemen 25 ist über eine
an der Spindel 7 angebrachte Riemenscheibe 23b und
eine an einer Abtriebswelle eines Motors 24 angebrachte
Riemenscheibe 23a gespannt. Eine mit einer Kühlrippe 10a versehene Schraubenfederhalterung 10 aus
Beryllium-Legierung ist an einer Mantelfläche der Spindel 7 befestigt. Eine
Stromzuführbürste 22 ist
durch Pressschweißen an
der Mantelfläche
der Schraubenfederhalterung 10 befestigt. Es ist eine Hülse 11 vorgesehen,
die auf der Mantelfläche
der Spindel 7 verschiebbar ist. Eine Schraubenfeder 12 wird
zwischen der Schraubenfederhalterung 10 und der Hülse 11 gehalten
und drückt
die Schraubenfeder 12 nach unten. Mehrere in der Spindel 7 gebildete
Löcher 13 sind
in Umfangsrichtung in gleichbleibendem Abstand um die Achse der
Spindel 7 angeordnet. Eine Vielzahl von Kugeln 14 ist
entsprechend in den Löchern 13 angeordnet. Eine
abgeschrägte Fläche 11a der
Hülse 11 drückt die
Kugeln 14 radial gegen eine Innenseite. Ein unteres Ende
der Hülse 11 kommt
mit einem U-förmigen Arm 20 in
Kontakt und der Arm 20 ist durch eine Trägerstange 19 an
einem Ende eines Hebels 18 befestigt. Der Hebel 18 ist
auf einem Schaft 18a schwenkbar abgestützt und am anderen Ende des
Hebels 18 ist eine Vertiefung 18b ausgebildet.
In die Vertiefung 18b ist ein zylindrischer Körper 17a eingepasst,
der an einem äußersten
Ende einer Kolbenstange 17 angebracht ist, die in einem
Luftbehälter 16 hin-
und herbewegt werden kann. In das Durchgangsloch 7a der
Spindel 7 ist ein O-Ring-Gehäuse 15 einsetzt, das
ein Loch 15a zur Aufnahme des vorstehenden Abschnitts 5c des
Aufnahmekopfs 5 aufweist. Der O-Ring 15b ist dazu
vorgesehen, einen Zwischenraum zwischen dem O-Ring-Gehäuse 15 und
dem vorstehenden Abschnitt 5c abzudichten.
-
Im
Folgenden wird die Befestigung der Rohrelektrodenhalterung an der
Spindel 7 beschrieben.
-
Zunächst wirkt,
indem die Kolbenstange 17 nach unten bewegt wird, der an
dem Hebel 18 angebrachte Arm 20 gegen die Federkraft
der Schraubenfeder 12, um die Hülse 11 in eine entspannte
Position anzuheben. Die gedachte Linie in 3 zeigt
den Hebel 18, den Arm 20 und die Hülse 11 zu
diesem Zeitpunkt. Als Nächstes
wird der vorstehende Abschnitt 5c des Aufnahmekopfs 5 der
Spindel 7 gegenüber
angeordnet und die Rohrelektrodenhalterung wird so in das Durchgangsloch 7a eingesetzt,
dass sie koaxial zu der Spindel 7 angeordnet ist. Der vorstehende
Abschnitt 5c des Aufnahmekopfs 5 wird in das Loch 15a eingesetzt.
Schließlich
wird durch Aufwärtsbewegung
der Kolbenstange 17 die Hülse 11 von dem Arm 20 gelöst und unter
der Federkraft der Schraubenfeder 12 in eine gespannte
Position abgesenkt. 4 zeigt die Rohrelektrodenhalterung
wenn die Hülse 11 in
der gespannten Position ist. Die Kugeln 14 werden durch
die abgeschrägte
Fläche 11a radial
gegen eine Innenseite gedrückt
und greifen in eine Ringnut 1e in dem Zylinder 1.
Auf diese Weise wird die Rohrelektrodenhalterung durch die Kugeln 14 zurückgehalten.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Kugeln 14 in Kontakt mit der
abgeschrägten
Fläche 1g des
Zylinders 1, der abgeschrägten Fläche 11a der Hülse 11 und
einer Unterseite des Lochs 13. Da die Kugeln 14 an
diesen drei Kontaktstellen abgestützt werden, drückt eine
auf die Kugeln 14 einwirkende Kraftkomponente die Rohrelektrodenhalterung
nach oben. Da der Flansch 1f des Zylinders 1 so
unter Druck gesetzt wird, dass er fest an der Bodenfläche der
Spindel 7 haftet, ist der Zylinder 1 zuverlässig koaxial
zu der Spindel 7 angeordnet. Während der Bearbeitung wird
der Rohrelektrode 6 durch die Bürste 22, die Schraubenfederhalterung 10,
die Spindel 7, die Kugeln 14, den Zylinder 1 und
die Klemmhülse 2 Strom
zugeführt
und dielektrisches Fluid wird unter hohem Druck von 60–80 kg/cm2 von dem Zufuhrrohr 26 durch das
Durchgangsloch 7a der Spindel 7 und das Loch 15a des
O-Ring-Gehäuses 15 in
das Innere der Rohrelektrode 6 zugeführt. Wenn die Hülse 11 wieder
in die entspannte Position zurückgeführt wird, kann
die Rohrelektrodenhalterung abgesenkt und herausgezogen werden.
-
Eine
weitere Rohrelektrodenhalterung der vorliegenden Erfindung wird
nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
-
Gleichen
Elementen werden die gleichen Bezugszeichen wie die in 1 verwendeten
zugeordnet und eine ausführliche
Beschreibung jener Elemente wird weggelassen.
-
Ähnlich wie
die Klemmhülse 2 in 1 umfasst
die Klemmhülse 2 in 5 einen
Gleitgelenkabschnitt 2S mit vier in gleichbleibendem Abstand
ausgebildeten, sich in radialer Richtung erstreckenden Gelenken 2b und
einen Rohrabschnitt 2T. Eine um 45° abgeschrägte, an einem unteren Ende
des Gleitgelenkabschnitts 2S ausgebildete Fläche 2e wirkt
mit einer abgeschrägten
nach unten konvergent verlaufenden Fläche 1h zusammen, die
in dem Durchgangsloch 1a ausgebildet ist.
-
Eine
Bodenfläche
des Dichtungsblocks 4 kontaktiert eine Oberseite des Rohrabschnitts 2T, der
die Gelenke 2b nicht enthält, was bedeutet, dass die
Scheibe 3 der 1 nicht erforderlich ist. Ähnlich wie
bei der Rohrelektrodenhalterung in 1 wird die
Greifkraft der Klemmhülse 2 durch
den Aufnahmekopf 5 eingestellt. Der Dichtungsblock 4 wird durch
Anziehen des Außengewindes 5b des
Aufnahmekopfs 5 komprimiert und die Federkraft des Dichtungsblocks 4 bewirkt,
dass sich die Klemmhülse 2 nach
unten bewegt. Dadurch gleitet die abgeschrägte Fläche 2e der Klemmhülse 2 auf
der abgeschrägten
Fläche 1h des
Zylinders 1. Die Gelenke 2b der Klemmhülse 2 werden
dann geschlossen, um die Rohrelektrode 6 mit den Greifklauen
der Klemmhülse 2 zu
umgreifen.
-
Die
vorliegende Erfindung soll nicht auf die offenbarte Ausführungsform
eingeschränkt
werden. Diverse Verbesserungen und Variationen sind offensichtlich
unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung möglich. Beispielsweise
kann mindestens ein Gelenk 2b in der Klemmhülse 2 ausgebildet sein
und eine geeignete, hinlänglich
bekannte Klemmhülse 2 kann
zum Greifen einer länglichen Elektrode
verwendet werden. Die dargestellten Ausführungsformen wurden nur gewählt, um
den wesentlichen Inhalt und die praktische Anwendung der Erfindung
zu beschreiben. Der Schutzumfang der Erfindung wird in den anhängenden
Patentansprüchen definiert.